微机原理ppt课件
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微机原理课件ppt
04
微机程序执行过程
程序加载与执行
程序加载
将程序从存储介质中读取到内存中， 为程序的执行做好准备。
程序执行
CPU按照指令逐条执行程序，完成程 序所要求的任务。
指令执行流程
取指令
CPU从内存中读取指令并存放到指令寄存器 中。
指令译码
对指令进行译码，确定指令的操作码和操作 数。
执行指令
根据译码结果，完成相应的操作，如数据传 输、算术运算、逻辑运算等。
的外设接口。进入21世纪后，微机进一步 发展为DSP（数字信号处理）和FPGA（现 场可编程门阵列）等高性能计算平台。现在 ，微机已进入物联网和人工智能时代，成为
智能硬件的核心组成部分。
微机的应用领域
总结词
微机广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备、航 空航天等领域。
详细描述
由于微机具有体积小、功耗低、价格实惠等优点，它被 广泛应用于各种领域。在工业控制领域，微机可以用于 实现自动化生产线的控制和监测。在智能家居领域，微 机可以用于实现智能照明、智能安防、智能家电控制等 功能。在医疗设备领域，微机可以用于实现医疗影像处 理、医疗数据分析和医疗设备控制等功能。在航空航天 领域，微机可以用于实现飞行控制、导航数据处理和卫 星通信等功能。
立即数
表示常数或立即操作数的值。
注释
用于解释指令的含义和功能，方便阅读和理解。
指令类型
数据传输指令
用于在内存和寄存器之间传输数据，如 MOV指令。
逻辑运算指令
用于进行逻辑运算，如AND、OR、XOR等 指令。
算术运算指令
用于进行算术运算，如ADD、SUB、MUL 、DIV等指令。
控制转移指令
用于改变程序的执行流程，如JMP、CALL 、RET等指令。
第10章微机原理课件
第10章
并行和串行接口电路
第10章 并行和串行接口电路
10.1 概述
10.2 可编程并行接口电路Intel 8255A
10.3 可编程串行接口电路Intel 8251A
习题10
2013年6月8日星期六
第10章第1页共165页
第10章
并行和串行接口电路
10.1 概述
10.1.1 并行通信 1. 并行接口
2013年6月8日星期六
第10章第20页共165页
第10章
并行和串行接口电路
A组
内 部 逻 辑
外 部 接 口
10.2.2 制 8255A的外部特性 控 A (8 )
端 口
P A7～ P A 0 P A3 P A2 P A1 P A0 RD CS
4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20
CPU查询。
② 此时接口也可向CPU发出一个中断请求信号，同上面的 输入过程相同，CPU可以用软件查询方式，也可以用中断的方 式将CPU中的数据通过接口输出到外设中。当输出数据送到接 口的输出缓冲寄存器后，再输出到外设。
2013年6月8日星期六 第10章第10页共165页
第10章
并行和串行接口电路
C PU 接 口 内 部 逻 辑 外 部 接 口 PA ～ PA 7 0 PA 3 PA 2 PA 1 PA 0 R D 端 口 C 上 半 部 (4 ) PC ～ PC 7 4 C S GND A0 A1 PC 7 端 口 C 下 半 部 (4 ) PC ～ PC 3 0 PC 6 PC 5 PC 4 PC 0 R D W R A0 A1 R E SE T C S 读 写 控 制 逻 辑 B 组 控 制 端 口 B (8 ) PB ～ PB 7 0 PC 1 PC 2 PC 3 PB 0 PB 1 PB 2
并行和串行接口电路
第10章 并行和串行接口电路
10.1 概述
10.2 可编程并行接口电路Intel 8255A
10.3 可编程串行接口电路Intel 8251A
习题10
2013年6月8日星期六
第10章第1页共165页
第10章
并行和串行接口电路
10.1 概述
10.1.1 并行通信 1. 并行接口
2013年6月8日星期六
第10章第20页共165页
第10章
并行和串行接口电路
A组
内 部 逻 辑
外 部 接 口
10.2.2 制 8255A的外部特性 控 A (8 )
端 口
P A7～ P A 0 P A3 P A2 P A1 P A0 RD CS
4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20
CPU查询。
② 此时接口也可向CPU发出一个中断请求信号，同上面的 输入过程相同，CPU可以用软件查询方式，也可以用中断的方 式将CPU中的数据通过接口输出到外设中。当输出数据送到接 口的输出缓冲寄存器后，再输出到外设。
2013年6月8日星期六 第10章第10页共165页
第10章
并行和串行接口电路
C PU 接 口 内 部 逻 辑 外 部 接 口 PA ～ PA 7 0 PA 3 PA 2 PA 1 PA 0 R D 端 口 C 上 半 部 (4 ) PC ～ PC 7 4 C S GND A0 A1 PC 7 端 口 C 下 半 部 (4 ) PC ～ PC 3 0 PC 6 PC 5 PC 4 PC 0 R D W R A0 A1 R E SE T C S 读 写 控 制 逻 辑 B 组 控 制 端 口 B (8 ) PB ～ PB 7 0 PC 1 PC 2 PC 3 PB 0 PB 1 PB 2
微机原理ppt
第五章
5-1 存储器概述
存储器
5-2 随机存取存储器 RAM 5-3 只读存储器 ROM
5-4 CPU与存储器的连接
5-5 存储器空间的分配和使用
微处理器
运算器 控制器 寄存器
数据总线（DB）
控制部线（CB）
地址总线（AB） 内 存储器 I/O 接口 I/O 接口
I/O 设备
外 存储器
5.1 存储器概述
• 外存——存放非当前使用的程序和数据。
– 特点：慢，容量大，顺序存取/块存取。需调入内存后 CPU才能访问。 – 通常由磁、光存储器构成，也可以由半导体存储器构成 – 磁盘、磁带、CD-ROM、DVD-ROM、固态盘
内存储器的分类
随机存取存储器（RAM） • 内存储器
Random Access Memory
• WE：写允许信号。有效时，数据进入芯片中
1、SRAM芯片的构成
①地址译码器 采用双译码
②存储矩阵选 用位结构矩阵
5-2 随机存取存储器 RAM
一、静态RAM（SRAM）： 1、SRAM芯片的构成
2、典型SRAM芯片 常用的典型SRAM芯片有：
2114：容量为1 K×4 bit，有1024个存储单元，需10根地址线。 6116：容量为2 K×8 bit，有2048个存储单元，需11根地址线。 6264：容量为8 K×8 bit， 62128：容量为16 K×8 bit， 62256 ：容量为32 K×8 bit ，
用户可以用特定的设备多次编程写入，如编程之后想修改，可用通电方式使 存储器复原，再重新写入。
5、闪速存储器(flash memory)，也称为快闪存储器或闪存
除在不加电的情况下信息可以长期保持之外，还可以在线擦除与重写。其集 成度与价格己接近 EEPROM。
5-1 存储器概述
存储器
5-2 随机存取存储器 RAM 5-3 只读存储器 ROM
5-4 CPU与存储器的连接
5-5 存储器空间的分配和使用
微处理器
运算器 控制器 寄存器
数据总线（DB）
控制部线（CB）
地址总线（AB） 内 存储器 I/O 接口 I/O 接口
I/O 设备
外 存储器
5.1 存储器概述
• 外存——存放非当前使用的程序和数据。
– 特点：慢，容量大，顺序存取/块存取。需调入内存后 CPU才能访问。 – 通常由磁、光存储器构成，也可以由半导体存储器构成 – 磁盘、磁带、CD-ROM、DVD-ROM、固态盘
内存储器的分类
随机存取存储器（RAM） • 内存储器
Random Access Memory
• WE：写允许信号。有效时，数据进入芯片中
1、SRAM芯片的构成
①地址译码器 采用双译码
②存储矩阵选 用位结构矩阵
5-2 随机存取存储器 RAM
一、静态RAM（SRAM）： 1、SRAM芯片的构成
2、典型SRAM芯片 常用的典型SRAM芯片有：
2114：容量为1 K×4 bit，有1024个存储单元，需10根地址线。 6116：容量为2 K×8 bit，有2048个存储单元，需11根地址线。 6264：容量为8 K×8 bit， 62128：容量为16 K×8 bit， 62256 ：容量为32 K×8 bit ，
用户可以用特定的设备多次编程写入，如编程之后想修改，可用通电方式使 存储器复原，再重新写入。
5、闪速存储器(flash memory)，也称为快闪存储器或闪存
除在不加电的情况下信息可以长期保持之外，还可以在线擦除与重写。其集 成度与价格己接近 EEPROM。
微机原理ppt全
第5章 输入输出基本方式
1．无条件方式
这种方式在传送信息时，已知外设是准备好的状态，所以 输入输出时都不需要查询外设的状态。可直接用IN和OUT指令 完成与接口之间的数据传送。但这种方式必须确保外设已经准 备好时才可使用，否则就会出错，故很少使用。采用无条件传 送方式的接口电路如图5-3所示。
图5-3 无条件传送方式接口电路
第5章 输入输出基本方式
2．查询方式
当CPU与外设之间进行数据传递源自， 很难保证CPU在执行输入操作时，外设一 定是“准备好”的；而在执行输出操作时 ，外设一定是“空闲”的。为保证数据传 送的正确进行，CPU必须在数据传送之前 对外设的状态进行查询，确认外设已经满 足了传送数据的条件后再与外设进行数据 交换，否则一直处于查询等待状态，这就 是查询方式。
第5章 输入输出基本方式
使用查询方式工作的外设必须至少有两个部 件，其中之一是状态部件。CPU每一次与外设进行 数据交换之前，先从状态部件读取信息，判断外 设是否处于“就绪”（Ready）状态。如果来自外 设的状态信息反映出外设“没有准备好”或正 “忙”（Busy），说明还不能进行数据传递；反 之，当CPU检测到外设已准备好（Ready）后，才 可以与外设进行一次数据传递。 （1）查询方式输入
第5章 输入输出基本方式
5.1 输入输出方式 5.2 8086/8088的中断系统 5.3 8086/8088的中断控制与DMA控制 5.4 接口与总线
第5章 输入输出基本方式
5.1 输入输出方式 5.2 8086/8088的中断系统 5.3 8086/8088的中断控制与DMA控制 5.4 接口与总线
第5章 输入输出基本方式
“统一编址” 的特点是：内存和I/O端口共用一 个地址空间；所有访问内存的指令都可用于I/O端口 ，包括内存的算术逻辑运算指令。
1．无条件方式
这种方式在传送信息时，已知外设是准备好的状态，所以 输入输出时都不需要查询外设的状态。可直接用IN和OUT指令 完成与接口之间的数据传送。但这种方式必须确保外设已经准 备好时才可使用，否则就会出错，故很少使用。采用无条件传 送方式的接口电路如图5-3所示。
图5-3 无条件传送方式接口电路
第5章 输入输出基本方式
2．查询方式
当CPU与外设之间进行数据传递源自， 很难保证CPU在执行输入操作时，外设一 定是“准备好”的；而在执行输出操作时 ，外设一定是“空闲”的。为保证数据传 送的正确进行，CPU必须在数据传送之前 对外设的状态进行查询，确认外设已经满 足了传送数据的条件后再与外设进行数据 交换，否则一直处于查询等待状态，这就 是查询方式。
第5章 输入输出基本方式
使用查询方式工作的外设必须至少有两个部 件，其中之一是状态部件。CPU每一次与外设进行 数据交换之前，先从状态部件读取信息，判断外 设是否处于“就绪”（Ready）状态。如果来自外 设的状态信息反映出外设“没有准备好”或正 “忙”（Busy），说明还不能进行数据传递；反 之，当CPU检测到外设已准备好（Ready）后，才 可以与外设进行一次数据传递。 （1）查询方式输入
第5章 输入输出基本方式
5.1 输入输出方式 5.2 8086/8088的中断系统 5.3 8086/8088的中断控制与DMA控制 5.4 接口与总线
第5章 输入输出基本方式
5.1 输入输出方式 5.2 8086/8088的中断系统 5.3 8086/8088的中断控制与DMA控制 5.4 接口与总线
第5章 输入输出基本方式
“统一编址” 的特点是：内存和I/O端口共用一 个地址空间；所有访问内存的指令都可用于I/O端口 ，包括内存的算术逻辑运算指令。
第9章微机原理课件
2013年6月8日星期六
第9章第26页共50页
第9章
定时/计数接口电路
6.方式5——硬件触发选通 方式5的波形如图9.10所示。
CW＝1A N＝3
WR
CLK GATE OUT
2013年6月8日星期六
1
2
3
2
1
0
第9章第27页共50页
图9.10 方式5波形
第9章
定时/计数接口电路
GATA的作用
2013年6月8日星期六
第9章第28页共50页
第9章
定时/计数接口电路
硬件定时及可编程的硬件定时器/计数器。
1. 软件定时 软件定时的方法是：由于执行每条指令都需要时间，则执
行一个程序段就需要一个固定的时间，通过适当地挑选指令和
安排循环次数来实现软件的定时。 这种方法由于要完全占用CPU的时间，因而降低了CPU的 利用率。
2013年6月8日星期六 第9章第2页共50页
0
1 0
0
× 1
1
× 1
1
× ×
1
× ×
无操作(三态)
禁止(三态) 无操作(三态)
2013年6月8日星期六
第9章第10页共50页
第9章
定时/计数接口电路
9.2.3 Intel8253的控制字和编程
在8253的初始化编程中，CPU通过向8253的控制字寄存 器写入控制字来设置其工作方式。格式如下：
2013年6月8日星期六
第9章
定时/计数接口电路
第9章 定时/计数接口电路
9.1 定时/计数的基本概念
9.2 可编程定时/计数器Intel 8253/8254
9.3 Intel 8254简介
微机原理ppt课件
21
ξ1－3 反馈控制系统的基本要求
• 一、反馈控制系统基本调节过程： • 把被调量处于变化状态的过程称为动态过程或暂
最优控制。70年代进入成就阶段。 • 理论成果：庞德金极大值原理，Bellman动态规
划法，卡尔曼（kalman）在状态空间的研究李 氏稳定理论，卡尔曼滤波。 • 主要研究方向：最优控制，最佳滤波，系统辨识 及自适应控制 • 第四代：（设想，无方法）大系统理论，灰色系 统理论，多变量系统的频域设计法等等。
2Hale Waihona Puke • 2.学习内容： • 基本概念（概述） • 自动控制系统的数学模型（传递函数） • 自动控制系统的时域分析 • 自动控制系统的频域分析 • 系统的稳定性 • 根轨迹法 • 设计及校正系统 • 离散（数字）控制系统
3
ξ1－1 自动控制(auto control) 系统的概述
• 一、自动控制的系统的工作方式和基本组 成
• 分析系统：在给出系统数学模型的基础上，确定 系统的性能（比如：系统的稳定性，抗干扰性能 等等）
• 设计系统：指对系统性能按照权利要求提出要求 的基础上确定一个的系统模型
9
二、自动控制原理的发展
• 第一代：18,19世纪，理论没有形成体系，解决 了个别简单的控制问题。
• 理论成果：李亚普诺夫（Liapurv）稳定理论， 劳斯（Routh）稳定理论，赫尔维茨(Hurwits) 稳定理论。
复合控制系统方框图
20
二、基本类型
• 按自动控制系统是否形成回路分类 • 开环控制系统，闭环控制系统 • 按结构特点分类 • 反馈控制系统、前馈控制系统、前馈－反馈复合控制系统 • 按给定值信号分为： • 恒值控制系统、随动控制系统、程序控制系统 • 按元件特性分类 • 线性控制系统、非线性控制系统 • 按传递信号分为： • 连续（模拟）控制系统、离散（数字）控制系统
ξ1－3 反馈控制系统的基本要求
• 一、反馈控制系统基本调节过程： • 把被调量处于变化状态的过程称为动态过程或暂
最优控制。70年代进入成就阶段。 • 理论成果：庞德金极大值原理，Bellman动态规
划法，卡尔曼（kalman）在状态空间的研究李 氏稳定理论，卡尔曼滤波。 • 主要研究方向：最优控制，最佳滤波，系统辨识 及自适应控制 • 第四代：（设想，无方法）大系统理论，灰色系 统理论，多变量系统的频域设计法等等。
2Hale Waihona Puke • 2.学习内容： • 基本概念（概述） • 自动控制系统的数学模型（传递函数） • 自动控制系统的时域分析 • 自动控制系统的频域分析 • 系统的稳定性 • 根轨迹法 • 设计及校正系统 • 离散（数字）控制系统
3
ξ1－1 自动控制(auto control) 系统的概述
• 一、自动控制的系统的工作方式和基本组 成
• 分析系统：在给出系统数学模型的基础上，确定 系统的性能（比如：系统的稳定性，抗干扰性能 等等）
• 设计系统：指对系统性能按照权利要求提出要求 的基础上确定一个的系统模型
9
二、自动控制原理的发展
• 第一代：18,19世纪，理论没有形成体系，解决 了个别简单的控制问题。
• 理论成果：李亚普诺夫（Liapurv）稳定理论， 劳斯（Routh）稳定理论，赫尔维茨(Hurwits) 稳定理论。
复合控制系统方框图
20
二、基本类型
• 按自动控制系统是否形成回路分类 • 开环控制系统，闭环控制系统 • 按结构特点分类 • 反馈控制系统、前馈控制系统、前馈－反馈复合控制系统 • 按给定值信号分为： • 恒值控制系统、随动控制系统、程序控制系统 • 按元件特性分类 • 线性控制系统、非线性控制系统 • 按传递信号分为： • 连续（模拟）控制系统、离散（数字）控制系统
《微机原理讲》课件
《微机原理讲》PPT课件
通过这份PPT课件，我们将深入介绍微机原理基础、计算机组成与结构、存储 器层次结构、中央处理器、输入输出系统、总线技术和接口等重要知识点。
微机原理基础
数字电路与逻辑门
数字电路是微机原理的基础，逻辑门用于处理 和转换二进制数据。
指令系统
学习指令系统的构成和指令的执行过程，是掌 握微机原理的基础。
4
序和数据。
辅助存储器用于长期保存大量的数据， 如硬盘、光盘、和固态硬盘等。
中央处理器
CPU结构
了解CPU的结构和工作原理，理 解计算机的运算和控制过程。
算术逻辑单元
算术逻辑单元是CPU的核心组件， 负责进行算术和逻辑运算。
控制单元
控制单元是CPU的重要组成部分， 用于控制指令的执行和协调各个 部件的工作。
输入输出系统
1 输入设备
键盘、鼠标、摄像头等设备用于将外部数据输入到计算机中。
2 输出设备
显示器、打印机、扬声器等设备用于将计算机处理后的数据输出。
3 接口卡
接口卡是计算机与外部设备之间的桥梁，用于数据传输和控制。
总线技术和接口
1
总线概述
总线是计算机内部各个部件进行数据传输和通信的公共路径。
2
数据总线
电源
电源为计算机提供稳定的电力供 应，支持各个硬件组件的正常运 行。
存储器层次结构
1
寄存器
寄存器是位于CPU内部的最快的存储设备，
高速缓存
2
用于存储临时数据。
高速缓存作为CPU和主内存之间的缓冲，
加快了数据的访问速度。
3
主内存
主内存是计算机存储体系结构中的最主
要的存储设备，用于存储正在运行的程
通过这份PPT课件，我们将深入介绍微机原理基础、计算机组成与结构、存储 器层次结构、中央处理器、输入输出系统、总线技术和接口等重要知识点。
微机原理基础
数字电路与逻辑门
数字电路是微机原理的基础，逻辑门用于处理 和转换二进制数据。
指令系统
学习指令系统的构成和指令的执行过程，是掌 握微机原理的基础。
4
序和数据。
辅助存储器用于长期保存大量的数据， 如硬盘、光盘、和固态硬盘等。
中央处理器
CPU结构
了解CPU的结构和工作原理，理 解计算机的运算和控制过程。
算术逻辑单元
算术逻辑单元是CPU的核心组件， 负责进行算术和逻辑运算。
控制单元
控制单元是CPU的重要组成部分， 用于控制指令的执行和协调各个 部件的工作。
输入输出系统
1 输入设备
键盘、鼠标、摄像头等设备用于将外部数据输入到计算机中。
2 输出设备
显示器、打印机、扬声器等设备用于将计算机处理后的数据输出。
3 接口卡
接口卡是计算机与外部设备之间的桥梁，用于数据传输和控制。
总线技术和接口
1
总线概述
总线是计算机内部各个部件进行数据传输和通信的公共路径。
2
数据总线
电源
电源为计算机提供稳定的电力供 应，支持各个硬件组件的正常运 行。
存储器层次结构
1
寄存器
寄存器是位于CPU内部的最快的存储设备，
高速缓存
2
用于存储临时数据。
高速缓存作为CPU和主内存之间的缓冲，
加快了数据的访问速度。
3
主内存
主内存是计算机存储体系结构中的最主
要的存储设备，用于存储正在运行的程
微机原理 第一章 微型计算机基础PPT课件
4004 8008 8080 MC6800 Z-80
1971 1972 1973 1975 1976
第一章 微型计算机基础
第一节 概述
三、微处理器的发展
16位微处理器 Zilog Motorola Intel
Z-8000 MC68000 8086 8088(准16位)
80186\80286
32位微处理器 Intel Motorola
例：X= 45=00101101B X=-45
[X]反= 00101101B [X]反= 11010010B
3、补码 正数的补码与原码相同； 负数的补码为反码加 1 。
例：X= 45=00101101B X=-45
[X]补= 00101101B [X]补= 11010011B
第二节 计算机中的数制和编码
二、有符号数的表示及运算
1、原码 2、反码
பைடு நூலகம்
3、补码
4、符号扩展
在数据处理时，有时需要把8位二进制数扩展成16位 二进制数。对无符号数可直接补0，对有符号数则需要将 符号位扩展。
例： 127的8位二进制补码为01111111B 符号位扩展后16 位二进制补码为0000000001111111B
例： -127的8位二进制补码为10000001B 符号位扩展后16 位二进制补码为1111111110000001B
CPU Central Processing Unit—中央处理单元
第一章 微型计算机基础
第一节 概述
一、电子计算机的发展 二、电子计算机的结构 三、微处理器的发展
CPU，也称为微处理器MP（MicroProcessor）。
4位微处理器 Intel 8位微处理器 Intel
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逻辑段最大不超过64KB 可以使用32位操作数和32位寻址方式
保护方式
能发挥微处理器全部功能 可寻址4GB物理存储器 段基地址和偏移量都用32位表示
段页式存储管理，特权与保护能力
虚拟8086方式
保护方式下的类似实方式的运行环境 在1MB存储空间下使用“16位段”
16位段 32位段
2.3.3 保护方式的段页管理 —段式和页式存储管理
11
2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(1)
分页管理机构将32位线性地址分成3个域
目录索引域(10位) 表索引域(10位) 偏移量域(12位)
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
将线性地址25674 890H分成3个域
31
22 21
12 11
0
0010 0101 01 10 0111 0100 1000 1001 0000
目录索引 （10位）
表索引 （10位）
偏移量 （12位）
16
2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(6)
一级查询
根据CR3=28345 XXXH，页目录表基地址=28345 000H 根据目录索引95H，页目录项偏移地址=95H*4=254H 页目录项物理地址=28345 000H+254H=28345 254H 设该页目录项的内容为00200 021H
偏移地址(12位)=表索引 *4
物理地址=基地址+偏移 地址
31
22 21
12 11
0
目录索引域
表索引域
偏移量
线性地址
页目录
页表
页帧
页目录项
页表项目的ຫໍສະໝຸດ 址CR3（PDBR）14
2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(4)
偏移量(12位)
基地址由二级查询找到 的页表项的高20位加12 个0给出
16位段选择器(段寄存器) →段描述符→ 32位段基地址 EIP，ESP，EA→32位偏移地址
线性地址＝段基地址＋偏移地址
分页：将程序分成为若干个大小相同的模块
不分页式：物理地址＝线性地址 分页管理：线性地址通过2级查表转换为物理地址
CR3寄存器→页目录项→页表项＋偏移量→物理地址
10
包含3个域，指向一个段描述符
索引域：记录段描述符在“描述符表”内的位置 表指示位TI：指示要寻址的描述符表 请求特权层RPL：反映请求本次存取的特权级别
15
3 21 0
段选择器＝段寄存器
索引 TI RPL
7
2.3.3 保护方式的段页管理—描述符
8个字节(64位)，有两类
段描述符：“描述”逻辑段的属性
31
22 21
12 11
0
0010 0101 01 10 0111 0100 1000 1001 0000
目录索引 （10位）
表索引 （10位）
偏移量 （12位）
17
2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(7)
逻辑地址＝段地址∶偏移地址
16位段寄存器保存20位段起始物理地址的高16位 偏移地址也用16位数据表示
物理地址＝段地址×10H＋偏移地址
左移二进制4位(十六进制1位)
5
2.3.2 实方式的逻辑段—实方式的逻辑段
6
2.3.3 保护方式的段页管理—段选择器
保护方式的16位段寄存器被定义为段选择 器
31
22 21
12 11
0
目录索引域
表索引域
偏移量
线性地址
页目录
页表
页帧
页目录项
页表项
目的地址
CR3（PDBR）
13
2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(3)
表索引域(10位)
用于在页表中查找一个 页表项(共210项)
基地址由一级查询找到 的页目录项的高20位加 12个0给出
3
2.3.2 实方式的逻辑段—信息存储
基本单位是二进制位(bit)，表达0或1
一个字节(Byte)＝8个二进制位 一个字(Word)＝16个二进制位＝2个字节 一个双字(Double Word)＝32个二进制位＝4个字节 一个4字(Quad Word)＝64个二进制位＝8个字节 最低有效位LSB：是D0位 最高有效位MSB：对应字节、字、双字和4字数据依
微机原理及应用
信息与电气工程学院
1
第2章 微处理器内部结构(5学时)
2.3 微处理器存储器组织
2.3.1 IA-32工作方式 2.3.2 实方式的逻辑段 2.3.3 保护方式的段页管理
2
2.3.1 IA-32工作方式
实地址方式
与8086具有相同的基本结构 只能寻址1MB物理存储器空间 段基地址和偏移量都用16位表示
提供计算物理地址所需 的偏移地址
物理地址=基地址+偏移 量
31
22 21
12 11
0
目录索引域
表索引域
偏移量
线性地址
页目录
页表
页帧
页目录项
页表项
目的地址
CR3（PDBR）
15
2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(5)
例如：设某存储单元的线性地址为25674 890H， CR3=28345 XXXH，求该存储单元的物理地址。
段界限：反映该段的长度，用于存储空间保护 基地址：给出段基地址，用于形成物理地址 访问权字节：说明该段的访问权限，用于特权保护
门描述符：用于程序转移的保护
8
2.3.3 保护方式的段页管理—描述符
9
2.3.3 保护方式的段页管理 —段式和页式存储管理
分段：将程序按照逻辑关系分成可大可小的模块
逻辑地址＝段基地址∶偏移地址
次是D7，D15，D31和D63
现代计算机采用字节寻址
每个存储单元有一个存储器地址表示 存放一个字节量的数据
4
2.3.2 实方式的逻辑段—实方式的逻辑段
主存空间1M(＝220)个字节存储单元
物理地址范围：00000 H～FFFFF H
程序设计时进行分段管理，但有两个限制
每个逻辑段最大为64KB 逻辑段只能开始于低4位地址全为0的物理地址处
目录 索引域 （1 0位）
表索 引域 （1 0位）
偏移 量 （1 2位）
12
2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(2)
目录索引域(10位)
用于在页目录表中查找 一个页目录项(共210项)
基地址由控制寄存器 CR3的高20位加12个0 给出
偏移地址(12位)=目录索 引*4
物理地址=基地址+偏移 地址
保护方式
能发挥微处理器全部功能 可寻址4GB物理存储器 段基地址和偏移量都用32位表示
段页式存储管理，特权与保护能力
虚拟8086方式
保护方式下的类似实方式的运行环境 在1MB存储空间下使用“16位段”
16位段 32位段
2.3.3 保护方式的段页管理 —段式和页式存储管理
11
2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(1)
分页管理机构将32位线性地址分成3个域
目录索引域(10位) 表索引域(10位) 偏移量域(12位)
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
将线性地址25674 890H分成3个域
31
22 21
12 11
0
0010 0101 01 10 0111 0100 1000 1001 0000
目录索引 （10位）
表索引 （10位）
偏移量 （12位）
16
2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(6)
一级查询
根据CR3=28345 XXXH，页目录表基地址=28345 000H 根据目录索引95H，页目录项偏移地址=95H*4=254H 页目录项物理地址=28345 000H+254H=28345 254H 设该页目录项的内容为00200 021H
偏移地址(12位)=表索引 *4
物理地址=基地址+偏移 地址
31
22 21
12 11
0
目录索引域
表索引域
偏移量
线性地址
页目录
页表
页帧
页目录项
页表项目的ຫໍສະໝຸດ 址CR3（PDBR）14
2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(4)
偏移量(12位)
基地址由二级查询找到 的页表项的高20位加12 个0给出
16位段选择器(段寄存器) →段描述符→ 32位段基地址 EIP，ESP，EA→32位偏移地址
线性地址＝段基地址＋偏移地址
分页：将程序分成为若干个大小相同的模块
不分页式：物理地址＝线性地址 分页管理：线性地址通过2级查表转换为物理地址
CR3寄存器→页目录项→页表项＋偏移量→物理地址
10
包含3个域，指向一个段描述符
索引域：记录段描述符在“描述符表”内的位置 表指示位TI：指示要寻址的描述符表 请求特权层RPL：反映请求本次存取的特权级别
15
3 21 0
段选择器＝段寄存器
索引 TI RPL
7
2.3.3 保护方式的段页管理—描述符
8个字节(64位)，有两类
段描述符：“描述”逻辑段的属性
31
22 21
12 11
0
0010 0101 01 10 0111 0100 1000 1001 0000
目录索引 （10位）
表索引 （10位）
偏移量 （12位）
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2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(7)
逻辑地址＝段地址∶偏移地址
16位段寄存器保存20位段起始物理地址的高16位 偏移地址也用16位数据表示
物理地址＝段地址×10H＋偏移地址
左移二进制4位(十六进制1位)
5
2.3.2 实方式的逻辑段—实方式的逻辑段
6
2.3.3 保护方式的段页管理—段选择器
保护方式的16位段寄存器被定义为段选择 器
31
22 21
12 11
0
目录索引域
表索引域
偏移量
线性地址
页目录
页表
页帧
页目录项
页表项
目的地址
CR3（PDBR）
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2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(3)
表索引域(10位)
用于在页表中查找一个 页表项(共210项)
基地址由一级查询找到 的页目录项的高20位加 12个0给出
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2.3.2 实方式的逻辑段—信息存储
基本单位是二进制位(bit)，表达0或1
一个字节(Byte)＝8个二进制位 一个字(Word)＝16个二进制位＝2个字节 一个双字(Double Word)＝32个二进制位＝4个字节 一个4字(Quad Word)＝64个二进制位＝8个字节 最低有效位LSB：是D0位 最高有效位MSB：对应字节、字、双字和4字数据依
微机原理及应用
信息与电气工程学院
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第2章 微处理器内部结构(5学时)
2.3 微处理器存储器组织
2.3.1 IA-32工作方式 2.3.2 实方式的逻辑段 2.3.3 保护方式的段页管理
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2.3.1 IA-32工作方式
实地址方式
与8086具有相同的基本结构 只能寻址1MB物理存储器空间 段基地址和偏移量都用16位表示
提供计算物理地址所需 的偏移地址
物理地址=基地址+偏移 量
31
22 21
12 11
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目录索引域
表索引域
偏移量
线性地址
页目录
页表
页帧
页目录项
页表项
目的地址
CR3（PDBR）
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2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(5)
例如：设某存储单元的线性地址为25674 890H， CR3=28345 XXXH，求该存储单元的物理地址。
段界限：反映该段的长度，用于存储空间保护 基地址：给出段基地址，用于形成物理地址 访问权字节：说明该段的访问权限，用于特权保护
门描述符：用于程序转移的保护
8
2.3.3 保护方式的段页管理—描述符
9
2.3.3 保护方式的段页管理 —段式和页式存储管理
分段：将程序按照逻辑关系分成可大可小的模块
逻辑地址＝段基地址∶偏移地址
次是D7，D15，D31和D63
现代计算机采用字节寻址
每个存储单元有一个存储器地址表示 存放一个字节量的数据
4
2.3.2 实方式的逻辑段—实方式的逻辑段
主存空间1M(＝220)个字节存储单元
物理地址范围：00000 H～FFFFF H
程序设计时进行分段管理，但有两个限制
每个逻辑段最大为64KB 逻辑段只能开始于低4位地址全为0的物理地址处
目录 索引域 （1 0位）
表索 引域 （1 0位）
偏移 量 （1 2位）
12
2.3.3 保护方式的段页管理 —分页管理的地址转换(2)
目录索引域(10位)
用于在页目录表中查找 一个页目录项(共210项)
基地址由控制寄存器 CR3的高20位加12个0 给出
偏移地址(12位)=目录索 引*4
物理地址=基地址+偏移 地址